JPH11252064A - Scrambling device, scramble cancellation device and recording medium - Google Patents

Scrambling device, scramble cancellation device and recording medium

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JPH11252064A
JPH11252064A JP10047983A JP4798398A JPH11252064A JP H11252064 A JPH11252064 A JP H11252064A JP 10047983 A JP10047983 A JP 10047983A JP 4798398 A JP4798398 A JP 4798398A JP H11252064 A JPH11252064 A JP H11252064A
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JP
Japan
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pseudo
signal
random signal
random
key
Prior art date
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Application number
JP10047983A
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Japanese (ja)
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Shinichi Nakamura
伸一 中村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • H04N2005/91364Television signal processing therefor for scrambling ; for copy protection by modifying the video signal the video signal being scrambled

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scrambling device and a scramble cancellation device which do not require a long time for embedding and detecting a scramble key while embedding it safely. SOLUTION: A scrambling device 1 has a PN1n selector 3 which selects a signal PN1l out of a prescribed number of pseudo random signals by means of a scramble key (n), a spectrum shaper 5, an adder 7 which adds an audio signal to the signal PN1l that has undergone spectrum shaping, a PN2n generator 9 which generates a pseudo random signal PN2n, and a scrambling circuit 11 which scrambles the audio signal. A scramble cancellation device 31 has a PN1n detector 33 which detects the signal PN1n that is embedded in an input data signal and outputs the key (n), a PN2n generator 35 which generates a signal PN2n based on the key (n), and a descrambling circuit 37 which cancels the scramble based on the signal PN2n.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、有線/無線の配信
システム、ディスク記録再生システム、DVD機器等に
好適なオーディオや映像等のコンテンツの著作権を保護
するスクランブル装置及びスクランブル解除装置並びに
スクランブルされた信号を記録した記録媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scrambler, a descrambling device, and a scrambler for protecting the copyright of contents such as audio and video suitable for a wired / wireless distribution system, a disk recording / reproducing system, a DVD device and the like. The present invention relates to a recording medium on which recorded signals are recorded.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のデジタル技術の進歩によりデジタ
ル放送、オーディオや映像信号を記録したCD、DVD
あるいはデジタルVTR等が広く普及してきた。デジタ
ル伝送及びデジタル記録は、その高品質、誤り訂正が可
能で品質の劣化がない等の特徴の故に、その内容(コン
テンツ)の著作権を保護し、条件を付して開示する事が
望まれている。
2. Description of the Related Art Recent advances in digital technology have led to the recording of digital broadcasting, audio and video signals on CDs and DVDs.
Alternatively, digital VTRs and the like have become widespread. Digital transmission and digital recording are characterized by their high quality, error correction is possible, and there is no quality deterioration. Therefore, it is desirable to protect the copyright of the contents (contents) and disclose it with conditions. ing.

【0003】このような目的で、不正な視聴や不正なデ
ータ利用に対してコンテンツを隠蔽するスクランブル技
術がある。これは、疑似ランダム信号によりオーディオ
信号或いは、映像信号をビット毎、或いはサンプル毎に
入れ替えたり(シャッフル)、疑似ランダム信号を掛け
(スクランブル)たりして、信号を隠蔽、或いはノイズ
信号とするものである。
[0003] For such a purpose, there is a scramble technique for concealing contents against unauthorized viewing and use of unauthorized data. In this method, an audio signal or a video signal is replaced for each bit or sample by a pseudo-random signal (shuffle), or a pseudo-random signal is multiplied (scrambled) to conceal a signal or to generate a noise signal. is there.

【0004】この疑似ランダム信号は、ランダム信号に
似た統計的性質を有する信号であり、スクランブル鍵デ
ータに基づいて数学的又は論理的に再現可能な生成法に
より生成される。そして、スクランブルを解くために、
このスクランブル鍵データはオーディオ或いは映像信号
と共に、伝送、或いは記録フォーマットの中で十分隠蔽
保護されて伝送、記録される。受信側または再生側にお
いては、認証された機器のみがスクランブル鍵を解読で
き、スクランブルを解くことが出来る。
The pseudo-random signal is a signal having a statistical property similar to the random signal, and is generated by a generation method which can be mathematically or logically reproduced based on the scramble key data. And in order to descramble,
The scramble key data is transmitted or recorded together with an audio or video signal, or transmitted or recorded with sufficient concealment protection in a recording format. On the receiving side or the reproducing side, only the authenticated device can decrypt the scramble key, and can decrypt the scramble.

【0005】もし、認証されていない機器が信号を再生
してもスクランブルを解くことが出来ず、ほとんどノイ
ズ信号となるか、或いは著しく劣化した信号しか得られ
ず、伝送又は記録された信号(コンテンツ)の保護をす
る事が出来る。
[0005] If an unauthenticated device reproduces a signal, the signal cannot be descrambled, and the signal becomes almost a noise signal or only a significantly deteriorated signal can be obtained. ) Can be protected.

【0006】スクランブル鍵は、スクランブルされたデ
ータとは分離しておく方が安全性の点から好ましいが、
データの伝送経路とは別に鍵のための伝送経路が必要と
なり、システム構成が複雑となる。そのため、一般には
スクランブル鍵とスクランブルされたデータは同時に伝
送或いは記録されるが、その場合出来るだけ鍵は隠蔽す
るため何らかの暗号化がなされる場合もある。
Although it is preferable that the scramble key is separated from the scrambled data from the viewpoint of security,
A transmission path for a key is required separately from a data transmission path, and the system configuration becomes complicated. Therefore, in general, the scramble key and the scrambled data are transmitted or recorded at the same time. In this case, some encryption may be performed in order to hide the key as much as possible.

【0007】ところで、このようにスクランブルされた
データと、そのスクランブルを解く鍵を同時に伝送ある
いは記録した場合、フォーマット上、スクランブルされ
たデータと、スクランブル鍵とは容易に分離でき、鍵を
入手しようとする攻撃には弱いという難点がある。
By the way, if the data scrambled in this way and the key for descrambling are simultaneously transmitted or recorded, the scrambled data and the scramble key can be easily separated from the format, and the key is obtained. The drawback is that the attacks that do are weak.

【0008】一方、著作権保護のためのコピー保護フラ
グ(CGMS)を信号に埋め込むために用いられるウォ
ーターマーク技術がある。ウォーターマーク技術は電子
透かし技術とも呼ばれ、オーディオ信号にウォーターマ
ーク技術を適用した従来例について図8を参照して説明
する。
On the other hand, there is a watermark technique used for embedding a copy protection flag (CGMS) for copyright protection in a signal. The watermark technique is also called a digital watermark technique, and a conventional example in which the watermark technique is applied to an audio signal will be described with reference to FIG.

【0009】オーディオ信号中に埋め込む情報は、スペ
クトル拡散拡散器101によりオーディオ信号スペクト
ル中に拡散する。聴覚特性を利用するためスペクトル整
形器105によりスペクトルを整形し、この整形された
信号とオーディオ信号とを加算器107により加算す
る。スペクトル拡散するには、簡単には埋込情報にPN
発生器103で発生した疑似ランダム信号を掛けること
により広帯域に拡散されたノイズ信号となる。また、オ
ーディオ信号に加算する場合、常にオーディオ信号スペ
クトルの一定レベル以下となるようにする。
The information to be embedded in the audio signal is spread by the spread spectrum spreader 101 into the audio signal spectrum. The spectrum is shaped by the spectrum shaper 105 to utilize the auditory characteristics, and the shaped signal and the audio signal are added by the adder 107. To spread the spectrum, simply add PN to the embedded information.
By multiplying the pseudo random signal generated by the generator 103, the noise signal is spread over a wide band. In addition, when adding to an audio signal, the audio signal spectrum is always kept below a certain level.

【0010】こうすることで、マスキング効果の働きに
より聴覚上の劣化はほとんどなくなる。埋め込まれた情
報を検出する場合、埋込に使用された疑似ランダム信号
と同じ疑似ランダム信号をPN発生器113により発生
し、この疑似ランダム信号と受信信号または再生信号と
の相関係数を相関器111により計算し、データ判別器
115でデータを判別する。
[0010] By doing so, there is almost no deterioration in hearing due to the function of the masking effect. When detecting the embedded information, the PN generator 113 generates the same pseudo-random signal as the pseudo-random signal used for embedding, and calculates a correlation coefficient between the pseudo-random signal and the received signal or the reproduced signal by a correlator. The data is calculated by 111 and the data is determined by the data discriminator 115.

【0011】相関係数の計算にあたっては、オーディオ
信号はノイズとして働く。それ故、相関係数が十分な信
頼性を有する程度のS/Nを確保するには十分な積分時
間が必要である。次の式(1)に相関係数の計算式の例
を示す。
In calculating the correlation coefficient, the audio signal acts as noise. Therefore, a sufficient integration time is required to secure a sufficient S / N for the correlation coefficient to have sufficient reliability. The following equation (1) shows an example of the equation for calculating the correlation coefficient.

【0012】[0012]

【数1】 ここで、Cor.:相関係数 A(n):オーディオ信号 P(n):疑似ランダム信号 である。(Equation 1) Here, Cor. : Correlation coefficient A (n): audio signal P (n): pseudo-random signal

【0013】例えば、埋め込みレベルがオーディオ信号
に対し−30dB、相関係数がS/N=20dBが必要
とすると、積分による利得50dBが必要となり、この
ためには100000サンプルのオーディオ信号が必要
となる。
For example, if the embedding level needs to be -30 dB with respect to the audio signal and the correlation coefficient needs to be S / N = 20 dB, a gain of 50 dB by integration is required. For this purpose, an audio signal of 100,000 samples is required. .

【0014】 50=10log10N → N=10000050 = 10 log 10 N → N = 100000

【0015】疑似ランダム信号が存在するかどうかがフ
ラグ1ビットに相当するので、上記の埋め込み/検出条
件であれば、1ビットの検出にサンプリング周波数を4
8kHzとすると2秒以上かかることになる。一般的に
CGMSとしてコピー可能、不許可等を示す2ビットの
フラグであり、その検出に数十秒かかっても問題ないと
されてる。
Since the presence or absence of a pseudo-random signal corresponds to one bit of the flag, under the above-described embedding / detection conditions, the sampling frequency is set to four bits for the detection of one bit.
If it is 8 kHz, it takes more than 2 seconds. Generally, it is a 2-bit flag indicating that copying is possible as CGMS, non-permission, etc., and it is said that it takes no time to detect it for several tens of seconds.

【0016】送信装置または記録装置において、このよ
うにして埋め込まれたCGMSフラグは、CGMSフラ
グを別の手段で伝送する必要がなく、またアナログ信号
になっても残存するので、従来のCGMSフラグ伝送に
よる制御より遙かに確実である。
In the transmitting device or the recording device, the CGMS flag embedded in this way does not need to transmit the CGMS flag by another means, and remains even if it becomes an analog signal. Is much more reliable than control by

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらスペクト
ル拡散技術で数ビットの鍵情報をデータに埋め込むには
一般に多くの時間がかかる。すなわち、上記のように1
ビットの情報を埋め込む場合であっても数秒かかるとす
れば、mビットの鍵データを埋め込むには、そのm倍の
時間がかかるという問題点があった。
However, embedding key information of several bits into data by the spread spectrum technique generally takes a lot of time. That is, as described above, 1
If it takes several seconds to embed bit information, it takes m times longer to embed m-bit key data.

【0018】また、複数のビットを同時に埋め込むこと
も考えられるが、同時に埋め込まれる疑似ランダム信号
は、オーディオ信号にとってはノイズであり、音質劣化
の影響は大きくなるという問題点があった。
It is also conceivable to embed a plurality of bits at the same time. However, a pseudo-random signal embedded at the same time is a noise for an audio signal, and there is a problem that the influence of sound quality deterioration is increased.

【0019】[発明の目的]以上の問題点に鑑み本発明
の目的は、スクランブル鍵をより安全に伝送できるとと
もに、特別なスクランブル鍵伝送路を必要としないスク
ランブル装置及びスクランブル解除装置を提供すること
にある。
[Object of the Invention] In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a scrambler and a descrambler which can transmit a scramble key more safely and do not require a special scramble key transmission line. It is in.

【0020】特に、スクランブル鍵をスペクトル拡散技
術によりデータ中に埋め込み、そのスクランブル鍵によ
りオーディオや映像信号等のコンテンツをスクランブル
するスクランブル装置及びこのスクランブルを解除する
スクランブル解除装置を提供することにある。
In particular, it is an object of the present invention to provide a scrambler which embeds a scramble key in data by a spread spectrum technique and scrambles contents such as an audio signal and a video signal using the scramble key, and a descrambler which descrambles the scramble.

【0021】また本発明の目的は、スクランブル鍵とし
て数ビットを埋め込みながら、その埋込/検出に長い時
間を要さない、スクランブル装置及びスクランブル解除
装置を提供することにある。
It is another object of the present invention to provide a scrambling device and a descrambling device which do not require a long time for embedding / detection while embedding several bits as a scrambling key.

【0022】さらに本発明の目的は、スクランブル鍵を
入手しようとする攻撃に対して強くかつスクランブル鍵
の検出に長時間を要さないスクランブル技術によりオー
ディオや映像信号等のコンテンツをスクランブルした記
録媒体を提供することである。
It is a further object of the present invention to provide a recording medium in which contents such as audio and video signals are scrambled by a scramble technique which is strong against an attack for obtaining a scramble key and does not require a long time to detect the scramble key. To provide.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、予め決められた複数の疑似ランダム信号か
ら第1の疑似ランダム信号を選択する選択手段と、前記
選択された第1の疑似ランダム信号を入力データ信号に
埋め込む埋込手段と、前記第1の疑似ランダム信号に関
連する情報を鍵データとし、当該鍵データに基づいて第
2の疑似ランダム信号を生成する疑似ランダム信号生成
手段と、前記生成された第2の疑似ランダム信号により
前記入力データ信号をスクランブルするスクランブル手
段と、を備えたことを要旨とするスクランブル装置であ
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a selecting means for selecting a first pseudo-random signal from a plurality of predetermined pseudo-random signals; Embedding means for embedding a pseudo-random signal in an input data signal, and pseudo-random signal generating means for generating information relating to the first pseudo-random signal as key data and generating a second pseudo-random signal based on the key data And a scrambling means for scrambling the input data signal with the generated second pseudo random signal.

【0024】また本発明は、予め決められた複数の疑似
ランダム信号から選択して入力データ信号に埋め込まれ
た第1の疑似ランダム信号を検出する疑似ランダム信号
検出手段と、前記検出された第1の疑似ランダム信号に
関連する情報である鍵データを生成する鍵データ生成手
段と、前記鍵データに基づいて第2の疑似ランダム信号
を生成する疑似ランダム信号生成手段と、前記生成され
た第2の疑似ランダム信号により前記入力データ信号の
スクランブルを解除するデスクランブル手段と、を備え
たことを要旨とするスクランブル解除装置である。
The present invention also provides a pseudo-random signal detecting means for selecting from a plurality of predetermined pseudo-random signals and detecting a first pseudo-random signal embedded in an input data signal; Key data generating means for generating key data which is information related to the pseudo-random signal, pseudo-random signal generating means for generating a second pseudo-random signal based on the key data, A descrambling device for descrambling the descrambling of the input data signal by a pseudo-random signal.

【0025】また本発明は、予め決められた複数の疑似
ランダム信号から選択された第1の疑似ランダム信号が
データ信号に埋め込まれているとともに、前記第1の疑
似ランダム信号に関連する情報を鍵データとし、当該鍵
データに基づいて生成された第2の疑似ランダム信号に
よりスクランブルされたデータ信号を記録したことを要
旨とする記録媒体である。
Further, according to the present invention, a first pseudo-random signal selected from a plurality of predetermined pseudo-random signals is embedded in a data signal, and information relating to the first pseudo-random signal is used as a key. The recording medium is characterized in that a data signal scrambled by a second pseudo random signal generated based on the key data is recorded as data.

【0026】さらに本発明においては、スクランブル装
置側で第1の疑似ランダム信号の位相と所定の位相関係
を有する予め決められた第3の疑似ランダム信号をさら
にデータ信号に埋め込むことにより、スクランブル解除
装置側で第3の疑似ランダム信号の位相検出を介して第
1の疑似ランダム信号の検出を高速化することができ
る。
In the present invention, the scrambler further embeds a predetermined third pseudo-random signal having a predetermined phase relationship with the phase of the first pseudo-random signal into the data signal, thereby providing The side can speed up the detection of the first pseudo-random signal via the phase detection of the third pseudo-random signal.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の原理を説明
するためのスクランブル装置及びスクランブル解除装置
の概略構成を示すブロック図(a)および原理説明図
(b)である。スクランブル対象のコンテンツとして
は、デジタルオーディオ信号(以下、単にオーディオ信
号と略す)を例に説明しているが、これに限定されるこ
とはない。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram (a) showing a schematic configuration of a scrambler and a descrambler for explaining the principle of the present invention, and FIG. As the content to be scrambled, a digital audio signal (hereinafter simply referred to as an audio signal) has been described as an example, but the content is not limited to this.

【0028】図1(a)において、スクランブル装置1
は、外部から与えられるスクランブル鍵nに従って予め
決められた複数(N個)の疑似ランダム信号PN10
PN1N-1 の中から一つの第1の疑似ランダム信号PN
1n を選択して出力するPN1n選択器3、PN1n の
スペクトルをオーディオ信号のスペクトルに比べて一定
以下に整形するスペクトル整形器5、オーディオ信号に
スペクトル整形器5の出力を加算する加算器7、スクラ
ンブル鍵nに基づいて第2の疑似ランダム信号PN2n
を発生するPN2n 発生器9、及びPN2n に基づいて
オーディオ信号をスクランブルするスクランブル回路1
1を備えている。
In FIG. 1A, a scrambler 1
Are a plurality of (N) pseudo-random signals PN1 0 to PN10 to predetermined in accordance with a scramble key n given from the outside.
One first pseudo random signal PN from PN1 N-1
PN1n selector 3 for selecting and outputting 1n; a spectrum shaper 5 for shaping the spectrum of PN1n to a certain value or less compared with the spectrum of the audio signal; an adder 7 for adding the output of the spectrum shaper 5 to the audio signal; A second pseudo-random signal PN2n based on key n
And a scramble circuit 1 for scrambling the audio signal based on the PN2n.
1 is provided.

【0029】スクランブル装置1によりPN1n が埋め
込まれ、スクランブルされたオーディオ信号は、符号2
1で示された伝送路又は記録媒体を介して、スクランブ
ル解除装置31により受信または再生される。
The PN1n is embedded by the scrambler 1 and the scrambled audio signal has a code 2
The data is received or reproduced by the descrambler 31 via the transmission path or recording medium indicated by 1.

【0030】この符号21が示す伝送路または記録媒体
は、有線及び無線の伝送路及び放送系統、CD,DV
D、デジタルビデオテープ等が考えられる。
The transmission line or recording medium indicated by the reference numeral 21 is a wired or wireless transmission line and a broadcasting system, a CD or a DV.
D, digital video tape, and the like.

【0031】スクランブル解除装置31は、オーディオ
信号に埋め込まれた疑似ランダム信号PN1n を検出
し、検出された疑似ランダム信号に対応するスクランブ
ル鍵nを出力するPN1n 検出器33、スクランブル鍵
nに基づいて疑似ランダム信号PN2n を発生するPN
2n 発生器35、及びPN2n に基づいてオーディオ信
号のスクランブルを解除するデスクランブル回路37を
備えている。
The descrambling device 31 detects a pseudo-random signal PN1n embedded in the audio signal and outputs a scramble key n corresponding to the detected pseudo-random signal. PN that generates a random signal PN2n
2n generator 35 and a descramble circuit 37 for descrambling the audio signal based on PN2n.

【0032】次に、図1(a),(b)を参照して、埋
込み及びスクランブルの原理を説明する。まずスクラン
ブル対象のオーディオ信号は、その先頭部の例えば数秒
間の非スクランブル期間と、これ以降のスクランブル期
間に分けられる。非スクランブル期間には、PN1n 選
択器3で選択されたPN1n をスペクトル整形器5でス
ペクトル整形したものが加算器7によりスペクトル拡散
して埋め込まれる。
Next, the principle of embedding and scrambling will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b). First, an audio signal to be scrambled is divided into a non-scramble period of, for example, a few seconds at the head, and a subsequent scramble period. In the non-scramble period, the PN1n selected by the PN1n selector 3 whose spectrum is shaped by the spectrum shaper 5 is spectrally spread by the adder 7 and embedded.

【0033】スクランブル期間のオーディオ信号はスク
ランブル鍵nに基づいてPN2n 発生器9で発生された
PN2n に基づいてスクランブル回路11によりスクラ
ンブルされる。スクランブル回路11のスクランブル法
には、従来より知られたスクランブル法、例えば、特に
限定しないが、ビット毎またはサンプル毎にシャッフル
したり、直接疑似ランダム信号を掛けたりする方法が利
用可能である。
The audio signal in the scramble period is scrambled by the scramble circuit 11 based on the PN2n generated by the PN2n generator 9 based on the scramble key n. As the scrambling method of the scrambling circuit 11, a conventionally known scrambling method, for example, but not particularly limited, a method of shuffling for each bit or for each sample or directly applying a pseudo random signal can be used.

【0034】受信側または再生側に設けられたスクラン
ブル解除装置31は、まず、オーディオ信号の非スクラ
ンブル期間に埋め込まれたPN1n をPN1n 検出器3
3により検出し、この、PN1n 検出器33が出力する
PN1n に対応するスクランブル鍵nに基づいて、PN
2n 発生器35によりPN2n を発生する。そしてPN
2n に基づいてデスクランブル回路37によりスクラン
ブル期間のオーディオ信号のスクランブルを解除する。
The descrambling device 31 provided on the receiving side or the reproducing side first converts the PN1n embedded in the non-scramble period of the audio signal into the PN1n detector 3.
3 based on the scramble key n corresponding to PN1n output from the PN1n detector 33.
The 2n generator 35 generates PN2n. And PN
2n, the descrambling circuit 37 descrambles the audio signal during the scramble period.

【0035】[第1の実施形態]図2(a)は、本発明
に係るスクランブル装置及びスクランブル解除装置の第
1の実施形態を示すブロック図である。図2(a)が図
1(a)と異なる点は、スクランブル装置1のスペクト
ル整形器5の入力に第3の疑似ランダム信号である固定
疑似ランダム信号が追加されていること、及びスクラン
ブル解除装置31のPN1n検出器33がPNa,PN
1n検出器39に置き換えられていることであり、その
他の構成は同じである。
[First Embodiment] FIG. 2A is a block diagram showing a first embodiment of a scrambler and a descrambler according to the present invention. FIG. 2A is different from FIG. 1A in that a fixed pseudo-random signal, which is a third pseudo-random signal, is added to the input of the spectrum shaper 5 of the scrambler 1, and a descrambling device. 31 PN1n detectors 33 are PNa, PN
1n detector 39, and the other configuration is the same.

【0036】図2(b)は、第1実施形態のスクランブ
ル鍵埋込及びスクランブルの概念図である。同図に示す
ように、オーディオ信号の先頭部には、非スクランブル
期間が設けられ、この期間に第3の疑似ランダム信号P
Na と第1の疑似ランダム信号PN1n が埋め込まれ
る。そして非スクランブル期間に続くスクランブル期間
は、PN1n が示すスクランブル鍵nに基づいてスクラ
ンブルされる。
FIG. 2B is a conceptual diagram of the scrambling key embedding and scrambling of the first embodiment. As shown in the figure, a non-scramble period is provided at the beginning of the audio signal, and during this period, the third pseudo random signal P
Na and the first pseudo random signal PN1n are embedded. Then, the scramble period following the non-scramble period is scrambled based on the scramble key n indicated by PN1n.

【0037】次に、第1の実施形態の動作を説明する。Next, the operation of the first embodiment will be described.

【0038】まずスクランブル装置1によりオーディオ
信号にはスペクトル拡散技術を用いて、第3の疑似ラン
ダム信号PNa と第1の疑似ランダム信号PN1n が埋
め込まれる。
First, a third pseudo random signal PNa and a first pseudo random signal PN1n are embedded in an audio signal by the scrambler 1 using a spread spectrum technique.

【0039】第3の疑似ランダム信号PNa は、スクラ
ンブル鍵が埋め込まれているかどうかを示すフラグであ
り、所定の固定疑似ランダム信号である。一方、第1の
疑似ランダム信号PN1n は複数(N個)の予め決めら
れた疑似ランダム信号PN10 〜PN1N-1 の中からP
N1n 選択器3により選択された一つの疑似ランダム信
号PN1n である。
The third pseudo random signal PNa is a flag indicating whether or not a scramble key is embedded, and is a predetermined fixed pseudo random signal. On the other hand, the first pseudo-random signal PN1n is P from a plurality of (N) predetermined pseudo-random signals PN1 0 to PN1 N-1.
N1n is one pseudo random signal PN1n selected by the selector 3.

【0040】このとき、PNa とPN1n とは疑似ラン
ダム信号の長さを同じか或いは整数比とする。また埋め
込むに当たってはPNa とPN1n の位相もまた同じか
或いは予め決められた位相関係を持つように規定され
る。
At this time, the lengths of the pseudo random signals PNa and PN1n are the same or an integer ratio. In embedding, the phases of PNa and PN1n are also defined to be the same or have a predetermined phase relationship.

【0041】予め決められたN個の疑似ランダム信号P
N10 〜PN1N-1 のそれぞれに対してN個のスクラン
ブル鍵0〜N−1のそれぞれが1対1対応しており、P
N1n に対してはそのうちの1つのスクランブル鍵nが
対応している。これにより、N個の疑似乱数PN10
PN1N-1から1つのPN1n を選択して第1の疑似乱
数としてデータに埋め込んで伝送又は記録することは、
PN1n に対応するスクランブル鍵nをデータに埋め込
んで伝送又は記録することとなる。
The predetermined N pseudo random signals P
Each of N scramble keys 0 to N-1 has a one-to-one correspondence with each of N1 0 to PN1 N-1.
One of the scramble keys n corresponds to N1n. As a result, the N pseudo random numbers PN1 0 to
Selecting one PN1n from PN1 N-1 and embedding it in data as a first pseudorandom number for transmission or recording is as follows:
The scramble key n corresponding to PN1n is embedded in the data and transmitted or recorded.

【0042】そして、このスクランブル鍵nにより埋込
期間以降のオーディオ信号をスクランブルする。スクラ
ンブルの仕方は種々あるが、例えば、スクランブル鍵n
に基づいてPN2n 発生器9により第2の疑似ランダム
信号PN2n を発生し、その疑似ランダム信号PN2n
により、オーディオ信号を掻き混ぜたり、疑似ランダム
信号を掛けたりするスクランブル回路11を用いる。
Then, the audio signal after the embedding period is scrambled by the scramble key n. There are various scrambling methods, for example, a scramble key n
A second pseudo-random signal PN2n is generated by a PN2n generator 9 on the basis of
Thus, a scramble circuit 11 for stirring the audio signal or applying a pseudo random signal is used.

【0043】スクランブルによりオーディオ信号はノイ
ズ信号となり、スクランブルを解かない限り聞くことは
困難となる。これにより内容を隠蔽することが可能とな
る。このように、スクランブル鍵が埋め込まれ、スクラ
ンブルされたオーディオ信号は記録媒体に記録、あるい
は伝送路を経由して伝送される。
The audio signal becomes a noise signal due to the scrambling, and it becomes difficult to hear the audio signal unless the scramble is solved. This makes it possible to hide the contents. As described above, the scrambled key is embedded, and the scrambled audio signal is recorded on a recording medium or transmitted via a transmission path.

【0044】スクランブル解除装置31においては、ま
ず、オーディオ信号中に埋め込まれたスクランブル鍵n
を検出する。スクランブル鍵nの検出には、最初に、ス
クランブル鍵が埋め込まれたかどうかを示す第3の疑似
ランダム信号である固定疑似ランダム信号PNa を検出
する。固定疑似ランダム信号PNa 検出するにはオーデ
ィオ信号とPNa との相関をとる。
In the descrambling device 31, first, the scramble key n embedded in the audio signal
Is detected. To detect the scramble key n, first, a fixed pseudo random signal PNa which is a third pseudo random signal indicating whether or not the scramble key is embedded is detected. To detect the fixed pseudo-random signal PNa, the audio signal is correlated with PNa.

【0045】PNa はオーディオ信号より低いレベルで
埋め込まれているので十分な信頼のある検出をするには
十分長い時間にわたって積分する必要がある。通常数秒
の時間が必要となる。また、埋め込まれているPNa の
位相も不明なため位相の検出も必要である。このため、
考えられる位相についてすべて相関検出し、相関係数の
最も高い位相をPNa の位相として確立する。
Since PNa is embedded at a lower level than the audio signal, it needs to be integrated for a sufficiently long time for a sufficiently reliable detection. Usually it takes several seconds. Also, since the phase of the embedded PNa is unknown, it is necessary to detect the phase. For this reason,
All possible phases are correlated and the phase with the highest correlation coefficient is established as the phase of PNa.

【0046】一旦、PNa の位相が確定すると、PN1
n の検出を行う。ここで、PNa の位相が分かれば、埋
め込み時の条件によりPN1n の位相も分かる。そのこ
とにより、PN1n の検出においては位相確定のための
処理は不要であるが、しかしPN1n のnが不明である
ので可能性のあるN個の疑似ランダム信号PN10〜P
N1N-1のそれぞれについて相関をとる必要がある。し
かしながら、PN1の長さをMとした場合、M≫Nであ
れば、PN1n の検出は、PNa の検出に比べ十分短期
間に検出できることになる。実際、スクランブル鍵を8
ビットとするとN=256である。
Once the phase of PNa is determined, PN1
Perform n detection. Here, if the phase of PNa is known, the phase of PN1n can be determined from the conditions at the time of embedding. As a result, in the detection of PN1n, processing for determining the phase is unnecessary, but since n of PN1n is unknown, there are N possible pseudo-random signals PN1 0 to P
It is necessary to correlate each of N1 N-1 . However, assuming that the length of PN1 is M, if M≫N, the detection of PN1n can be detected in a sufficiently short time as compared with the detection of PNa. In fact, if the scramble key is 8
If it is a bit, N = 256.

【0047】一方、PNa 、PN1n の長さMは、埋め
込まれたオーディオ信号から十分な信頼性で分離できる
だけの長さが必要がある。すなわち、誤ってオーディオ
信号をPNと判定する誤り確率を充分に下げることがで
きるMの値を選択すべきであり、長ければ長いほどよい
が、その反面位相の数が増えるため、位相検出時間が延
長することとなる。この誤り確率と位相検出時間との兼
ね合いから、Mは少なくとも数千程度とする。
On the other hand, the length M of PNa and PN1n needs to be long enough to separate the embedded audio signal with sufficient reliability. That is, a value of M that can sufficiently reduce the error probability of erroneously determining an audio signal as PN should be selected. The longer the value, the better, but the number of phases increases, but the phase detection time increases. It will be extended. From the balance between the error probability and the phase detection time, M is set to at least several thousands.

【0048】それ故、M≫Nは十分満たされる。このよ
うに、PNa はスクランブルがあるかどうかのフラグで
あると共に、スクランブル鍵の同期検出の為に、PN1
n はスクランブル鍵nの情報担体として使用される。
Therefore, M≫N is sufficiently satisfied. As described above, PNa is a flag indicating whether or not there is scrambling, and PN1 is used to detect the synchronization of the scramble key.
n is used as the information carrier for the scrambling key n.

【0049】図3は、より詳細なスクランブル鍵検出に
ついて説明するためのPNa、PN1n 検出器39の詳
細ブロック図である。同図において、PNa、PN1n
検出器(以下、PN検出器と呼ぶ)39は、長さMのシ
フトレジスタで構成されたレジスタ51、入力信号とレ
ジスタ51の出力とを加算してレジスタ51へ出力する
加算器53、PNaおよびPN0 〜PNN-1 を発生する
PN発生器55、レジスタ51の出力とPN発生器55
の出力との相関係数を計算する相関器57、PN検出器
39の全体の制御およびPN発生器55が発生するPN
を制御する相関制御部59を備えている。
FIG. 3 is a detailed block diagram of the PNa and PN1n detectors 39 for explaining more detailed scramble key detection. In the figure, PNa, PN1n
A detector (hereinafter, referred to as a PN detector) 39 includes a register 51 constituted by a shift register having a length M, an adder 53 that adds an input signal and an output of the register 51 and outputs the result to the register 51, PNa, and PN generator 55 for generating PN 0 to PN N−1 , output of register 51 and PN generator 55
57 for calculating the correlation coefficient with the output of the PN detector 39, the overall control of the PN detector 39, and the PN generated by the PN generator 55.
Is provided.

【0050】ところで、伝送または記録された信号に埋
め込まれた疑似ランダム信号の検出のためには、疑似ラ
ンダム信号の位相が分からない場合、すべての可能性の
ある位相について相関を求める必要がある。そのため、
疑似ランダム信号の長さは出来るだけ短い方がよい。一
方、埋め込む疑似ランダム信号は数秒間の長期にわたっ
て相関をとらなければならないため、長くなければなら
ない。そのため、実際には一定の長さ(M)の疑似ラン
ダム信号を繰り返す。
In order to detect a pseudo-random signal embedded in a transmitted or recorded signal, it is necessary to find correlations for all possible phases if the phase of the pseudo-random signal is not known. for that reason,
The length of the pseudo-random signal should be as short as possible. On the other hand, the pseudo-random signal to be embedded must be long because it must be correlated over a long period of several seconds. Therefore, a pseudo random signal having a fixed length (M) is actually repeated.

【0051】検出に当たっては、この周期性を利用し、
相関検出の前に、一旦、Mの長さで信号の畳み込みを行
い、長さMのレジスタ51に蓄積する。このとき、周期
性により、埋込み信号はオーディオ信号より相対的にレ
ベルが増強される。相関検出はレジスタ51に蓄積され
たMサンプルの信号に対して行われる。レジスタ51か
らはM個のサンプルA(m)が順次読み出され、検出し
ようとする疑似ランダム信号P(m)がPN発生器55
より順次出力され、次の式(2)で示される相関係数C
or.が計算される。
In the detection, utilizing this periodicity,
Prior to the correlation detection, the signal is temporarily convolved with a length of M and stored in a register 51 of length M. At this time, the level of the embedding signal is relatively increased compared to the audio signal due to the periodicity. Correlation detection is performed on the signal of M samples stored in the register 51. M samples A (m) are sequentially read from the register 51, and a pseudo random signal P (m) to be detected is output from a PN generator 55.
Are sequentially output, and the correlation coefficient C is expressed by the following equation (2).
or. Is calculated.

【0052】[0052]

【数2】 畳み込みが終わると、疑似ランダム信号PNa について
検出を行う。しかし、まだ位相が分からないため、長さ
Mに対応したM個のすべての位相について相関をとる必
要がある。そのため、A(m)から或いはP(m)のい
ずれかの位相をずらした、式(3)を計算する。
(Equation 2) When the convolution is completed, the pseudo random signal PNa is detected. However, since the phases are not yet known, it is necessary to correlate all M phases corresponding to the length M. Therefore, equation (3) is calculated in which either the phase of A (m) or the phase of P (m) is shifted.

【0053】[0053]

【数3】 ここで、A(m+k)はレジスタ51の呼び出しをkサ
ンプルずらして読み出すことを意味する。Cor.
(k):k=0〜M−1についての最も相関係数が高い
Cor.(k)を求め、その相関係数が疑似ランダム信
号が存在するとの十分な信頼を得る相関係数であれば、
求める疑似ランダム信号は存在しかつ、kは、その疑似
ランダム信号の位相を表していることになる。かくして
PNa の存在と、その位相kが検出される。
(Equation 3) Here, A (m + k) means that the call of the register 51 is read by shifting by k samples. Cor.
(K): Cor. With the highest correlation coefficient for k = 0 to M−1. (K), and if the correlation coefficient is a correlation coefficient that provides sufficient confidence that a pseudo random signal exists,
The pseudo-random signal to be sought is present, and k represents the phase of the pseudo-random signal. Thus, the presence of PNa and its phase k are detected.

【0054】次に、PN1n を検出する。レジスタ51
にはPNa と共にPN1n も同時に畳み込みされ蓄積さ
れている。それ故、再びレジスタ51から呼び出された
信号と、N個の疑似ランダム信号PN1j(j=0〜N
−1)の相関係数を計算する。ここで、PNa について
の位相kが分かっているので、kは固定し、PN発生器
55はPN1jを発生し、次の式(4)により相関係数
を求める。
Next, PN1n is detected. Register 51
PN1n and PNa together with PNa are simultaneously folded and stored. Therefore, the signal called again from the register 51 and the N pseudo random signals PN1j (j = 0 to N
-1) Calculate the correlation coefficient. Here, since the phase k for PNa is known, k is fixed, the PN generator 55 generates PN1j, and the correlation coefficient is obtained by the following equation (4).

【0055】[0055]

【数4】 PN1j:j=0〜N−1を順次発生し、それぞれの相
関係数Cor.(j)を求め、相関係数Cor.(j)
が最大となるjがnに等しいので、埋め込まれたPN1
n を検出することが出来る。相関係数の判定、PN発生
器55の制御、レジスタ51からの呼び出しはすべて、
相関制御部59により制御される。
(Equation 4) PN1j: j = 0 to N−1 are sequentially generated, and each correlation coefficient Cor. (J) is determined, and the correlation coefficient Cor. (J)
Is equal to n, the embedded PN1
n can be detected. The determination of the correlation coefficient, the control of the PN generator 55, and the call from the register 51 are all performed as follows.
It is controlled by the correlation control unit 59.

【0056】これにより、検出結果としてnを出力す
る。このnをそのままスクランブル鍵として使うことも
できるし、秘匿性を高めるために、nを元に何らかの変
換をし、スクランブル鍵を得ることも出来る。
Thus, n is output as a detection result. This n can be used as a scramble key as it is, or a scramble key can be obtained by performing some conversion based on n in order to enhance confidentiality.

【0057】PN発生器55はPNa 及びPN10〜P
N1N−1を発生しなければならない。それらをメモリ
ー等に予め記憶して呼び出すこともできるが、PN系列
は、種となるより短いデータ(例えば、M系列の初期
値)から演算により発生することが出来るので、一般に
は、より短い種データが必要数だけ保持される。
The PN generator 55 includes PNa and PN10 to P
N1N-1 must be generated. Although they can be stored in a memory or the like in advance and recalled, the PN sequence can be generated by calculation from shorter data to be used as a seed (for example, the initial value of the M sequence). The required number of data is retained.

【0058】図4は、PNaの位相検出の動作を説明す
るフローチャートである。図4において、まず、非スク
ランブル期間の受信信号または再生信号を長さMのシフ
トレジスタであるレジスタ51を巡回シフトさせながら
巡回的に足し込むことにより畳み込みを行う。畳み込み
の結果はレジスタ51に保持される(ステップS10
1)。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of detecting the phase of PNa. In FIG. 4, convolution is performed by cyclically adding a received signal or a reproduced signal in a non-scramble period while cyclically shifting a register 51 which is a shift register having a length M. The result of the convolution is stored in the register 51 (step S10).
1).

【0059】次いで、計算のための初期設定を行う。こ
のときレジスタの読出し制御パラメータ(桁)をm、P
Naの位相を求めるための変数をk、M個の相関係数C
or.(k):k=0〜M−1のための記憶領域をCo
r.(k)とし、それぞれ0に初期化する(ステップS
103)。
Next, initialization for calculation is performed. At this time, the read control parameter (digit) of the register is m, P
A variable for determining the phase of Na is k, and M correlation coefficients C
or. (K): The storage area for k = 0 to M-1 is Co
r. (K), and each is initialized to 0 (step S
103).

【0060】次いで、レジスタ51から1サンプルずつ
A(m+k)を読出し(ステップS105)、PN発生
器39からPNa系列の各要素信号であるP(m)を発
生する(ステップS107)。このステップS105及
びS107は、同時でもよいし、順序が入れ換えられて
もよく、次のステップS109に両者の値が供給できれ
ばよい。
Next, A (m + k) is read out one by one from the register 51 (step S105), and P (m), which is each element signal of the PNa series, is generated from the PN generator 39 (step S107). Steps S105 and S107 may be performed simultaneously or the order may be changed, and it is sufficient that both values can be supplied to the next step S109.

【0061】次いで、Cor.(k)+A(m+k)・
P(m)を計算して結果をCor.(k)に格納し(ス
テップS109)、レジスタの読出し制御パラメータm
を1だけ増加させ(ステップS111)、最終サンプル
まで読み出したか否かを判定する(ステップS11
3)。ステップS113の判定でNOならば、ステップ
S105から繰り返す。
Next, Cor. (K) + A (m + k)
P (m) and calculate the result as Cor. (K) (step S109), and the register read control parameter m
Is incremented by 1 (step S111), and it is determined whether or not reading has been performed up to the last sample (step S11).
3). If the determination in step S113 is NO, the process is repeated from step S105.

【0062】ステップS113の判定でYESならば、
位相kに対応する相関係数Cor.(k)の計算が終わ
ったので、kを1だけ増加させ(ステップS115)、
kがMに達したか否かを判定する(ステップS11
7)。k≠Mならば、まだ計算すべき相関係数があるの
で、ステップS105へ分岐する。
If the determination in step S113 is YES,
Correlation coefficient Cor. Corresponding to phase k. Since the calculation of (k) is completed, k is increased by 1 (step S115),
It is determined whether or not k has reached M (step S11).
7). If k ≠ M, there is still a correlation coefficient to be calculated, so the flow branches to step S105.

【0063】k=Mなら全ての相関係数が求め終わった
ので、Cor.(0)〜Cor.(M−1)の中から最
大となるCor.(k)及びkの値を求め(ステップS
119)、Cor.(k)が所定の判別値より大きいか
どうかを判定する(ステップS121)。Cor.
(k)が所定の判別値を超えなければ、何らかの障害が
考えられるのでERROR処理へ分岐する。ERROR
処理では、所定回数の再試行を行ってもよい。
If k = M, all the correlation coefficients have been obtained. (0) -Cor. (M-1). (K) and the value of k are determined (step S
119), Cor. It is determined whether (k) is larger than a predetermined determination value (step S121). Cor.
If (k) does not exceed the predetermined discrimination value, the process branches to the ERROR process because some trouble is considered. ERROR
In the process, a predetermined number of retries may be performed.

【0064】Cor.(k)が所定の判別値を超えてい
れば、PNaは正しく検出され、その位相はステップS
119で求めたkであると確定し(ステップS12
3)、処理を終了する。
Cor. If (k) exceeds a predetermined discrimination value, PNa is correctly detected, and its phase is determined in step S
It is determined that k is obtained in step 119 (step S12).
3), end the process.

【0065】図5はPN1n の検出の動作を説明するフ
ローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of detecting PN1n.

【0066】まず、PNaの位相を示すkの値、及びレ
ジスタ51の値は保持された状態で初期設定、m=0、
Cor.(j)=0:j=0〜N−1、j=0が行われ
る(ステップS201)。ここでレジスタ51の内容
は、畳み込まれた信号が残っている。
First, the value of k indicating the phase of PNa and the value of the register 51 are initially set while being held, and m = 0,
Cor. (J) = 0: j = 0 to N−1 and j = 0 are performed (step S201). Here, the convolved signal remains in the contents of the register 51.

【0067】次いで、レジスタ51から1サンプルずつ
A(m+k)を読出し(ステップS203)、PN発生
器39から疑似ランダム信号PN1j の各要素信号であ
るPj(m)を発生する(ステップS205)。このス
テップS203及びS205は、同時でもよいし、順序
が入れ換えられてもよく、次のステップS207に両者
の値が供給できればよい。
Next, A (m + k) is read out one by one from the register 51 (step S203), and Pj (m) which is each element signal of the pseudo random signal PN1j is generated from the PN generator 39 (step S205). Steps S203 and S205 may be performed simultaneously or the order may be changed, and it is sufficient that both values can be supplied to the next step S207.

【0068】次いで、Cor.(j)+A(m+k)・
Pj(m)を計算して結果をCor.(j)に格納し
(ステップS207)、レジスタの読出し制御パラメー
タmを1だけ増加させ(ステップS209)、最終サン
プルまで読み出したか否かを判定する(ステップS21
1)。ステップS211の判定でNOならば、ステップ
S203から繰り返す。
Next, Cor. (J) + A (m + k)
Pj (m) is calculated and the result is expressed as Cor. (J) (step S207), the read control parameter m of the register is increased by 1 (step S209), and it is determined whether or not the last sample has been read (step S21).
1). If the determination in step S211 is NO, the process is repeated from step S203.

【0069】ステップS211の判定でYESならば、
PN1j に対応する相関係数Cor.(j)の計算が終
わったので、jを1だけ増加させ(ステップS21
3)、jがNに達したか否かを判定する(ステップS2
15)。j≠Nならば、別の疑似ランダム信号候補に対
する相関係数計算が残っているので、ステップS203
へ分岐する。
If the determination in step S211 is YES,
PN1j, the correlation coefficient Cor. Since the calculation of (j) is completed, j is increased by 1 (step S21).
3) It is determined whether or not j has reached N (step S2)
15). If j ≠ N, the correlation coefficient calculation for another pseudo-random signal candidate remains, so that step S203
Branch to

【0070】j=Nなら全ての疑似ランダム信号の候補
に対する相関係数が求め終わったので、Cor.(0)
〜Cor.(N−1)の中から最大となるCor.
(j)及びjの値を求め(ステップS217)、Co
r.(j)が所定の判別値より大きいかどうかを判定す
る(ステップS219)。Cor.(j)が所定の判別
値を超えなければ、何らかの障害が考えられるのでER
ROR処理へ分岐する。ERROR処理では、所定回数
の再試行を行ってもよい。
If j = N, the correlation coefficients for all pseudo random signal candidates have been obtained. (0)
~ Cor. (N-1), the maximum value of Cor.
(J) and the values of j are obtained (step S217), and Co
r. It is determined whether (j) is greater than a predetermined determination value (step S219). Cor. If (j) does not exceed the predetermined discrimination value, some trouble may be considered, and ER
Branch to ROR processing. In the ERROR processing, a predetermined number of retries may be performed.

【0071】Cor.(j)が所定の判別値を超えてい
れば、PN1j が求める疑似ランダム信号であり、PN
1n=PN1j 、或いはスクランブル鍵n=jであると
確定し(ステップS221)、処理を終了する。
Cor. If (j) exceeds a predetermined discrimination value, PN1j is a pseudo-random signal determined,
It is determined that 1n = PN1j or the scramble key n = j (step S221), and the process ends.

【0072】図6は処理の時間の流れを示したものであ
る。まず、疑似ランダム信号の周期性を利用した畳み込
みを行う。これには、埋め込み信号をオーディオ信号か
ら分離できるよう十分な時間、例えば数秒の時間(Lサ
ンプル)を要する。次に、PNa の検出と位相の検出す
なわち同期検出が同時に行われる。疑似ランダム信号の
長さがMであれば、M回の相関係数の演算が行われる。
ここで、同期が確立し、次にPNnの検出が行われる。
ここではN回の相関係数の演算が行われる。一般にL≫
M≫Nであり、1ビットの埋め込み信号の検出時間は
(PN畳み込み+PNa 位相検出)≒(PN畳み込み+
PNa 位相検出+PN1n 検出)となるので、従来のス
ペクトル拡散技術により埋め込まれた1ビットの検出時
間と同程度の検出時間でスクランブル鍵n(0≦n≦N
−1)を検出することができる。
FIG. 6 shows the flow of processing time. First, convolution using the periodicity of the pseudo random signal is performed. This requires sufficient time to separate the embedded signal from the audio signal, for example, several seconds (L samples). Next, PNa detection and phase detection, that is, synchronization detection, are performed simultaneously. If the length of the pseudo-random signal is M, the calculation of the correlation coefficient is performed M times.
Here, synchronization is established, and then PNn is detected.
Here, the calculation of the correlation coefficient is performed N times. Generally L≫
M≫N, and the detection time of the 1-bit embedded signal is (PN convolution + PNa phase detection) ≒ (PN convolution +
PNa phase detection + PN1n detection), so that the scramble key n (0 ≦ n ≦ N) is detected with a detection time approximately equal to the detection time of one bit embedded by the conventional spread spectrum technique.
-1) can be detected.

【0073】以上説明した第1の実施形態においては、
スクランブル装置側で、所定の第3の疑似ランダム信号
PNaと、PNaと一定の位相関係にある予め決められ
た複数の疑似ランダム信号PN10 〜PN1N-1 の中か
ら選択された第1の疑似ランダム信号PN1n とを同時
並列的に処理対象信号に埋め込んだので、スクランブル
解除装置側で、所定のPNaを検出することにより埋め
込まれた疑似ランダム信号の位相を容易に検出すること
ができ、この検出された位相に基づいてPN1n が容易
に検出することができる。従ってスクランブル解除装置
側での疑似ランダム信号検出のための計算量が少なくて
済み、スクランブル鍵を入手するまでの時間を短縮する
ことができる。
In the first embodiment described above,
On the scrambler side, a predetermined third pseudo-random signal PNa and a first pseudo-random signal selected from a plurality of predetermined pseudo-random signals PN1 0 to PN1 N-1 having a predetermined phase relationship with PNa. Since the random signal PN1n and the random signal PN1n are embedded in the signal to be processed simultaneously and in parallel, the phase of the embedded pseudorandom signal can be easily detected by detecting a predetermined PNa on the descrambling device side. PN1n can be easily detected based on the obtained phase. Therefore, the amount of calculation for detecting the pseudo random signal on the descrambling device side is small, and the time until the scramble key is obtained can be shortened.

【0074】[第2の実施形態]図7は第2の実施形態
における埋込及びスクランブルの概念を示す図である。
オーディオ信号にはスペクトル拡散技術により、第3の
疑似ランダム信号PNaと第1の疑似ランダム信号PN
1n が順次埋め込まれる。第1の実施形態との相違は、
第1の実施形態がPNa とPN1n とを同時に埋め込ん
でいたのに対して、本実施形態ではPNa を埋め込んだ
後に、PN1n を埋め込んでいる。第2の実施形態のス
クランブル装置及びスクランブル解除装置の構成は、図
2(a)に示したブロック図と同様である。
[Second Embodiment] FIG. 7 is a diagram showing the concept of embedding and scrambling in the second embodiment.
A third pseudo random signal PNa and a first pseudo random signal PN are applied to the audio signal by a spread spectrum technique.
1n are sequentially embedded. The difference from the first embodiment is
In contrast to the first embodiment in which PNa and PN1n are embedded simultaneously, in the present embodiment, PN1n is embedded after PNa is embedded. The configurations of the scrambler and the descrambler according to the second embodiment are the same as those in the block diagram shown in FIG.

【0075】第3の疑似ランダム信号PNa は鍵が埋め
込まれているかどうかを示すフラグで固定疑似ランダム
信号である。一方、PN1n は複数の疑似ランダム信号
PN0〜PNN-1の中から選択されたPN1n である。
The third pseudo-random signal PNa is a fixed pseudo-random signal with a flag indicating whether or not a key is embedded. Meanwhile, PN1n is PN1n selected from a plurality of pseudo-random signal PN 0 ~PN N-1.

【0076】このとき、埋め込むに当たってはPNa と
PN1n の位相が同じか或いは予め決められた位相関係
を持つように規定される。PN0〜PNN-1に対してN個
のスクランブル鍵K0〜KN-1が1対1にそれぞれ対応し
ており、nに対してはそのうちの1つのスクランブル鍵
n が対応している。
At this time, the embedding is defined so that the phases of PNa and PN1n are the same or have a predetermined phase relationship. N scramble keys K 0 to K N-1 correspond to PN 0 to PN N-1 on a one- to -one basis, and one of the scramble keys n corresponds to n. .

【0077】そのスクランブル鍵nによりオーディオ信
号をスクランブルする。スクランブルの仕方は種々ある
が、例えば、スクランブル鍵nを元に第2の疑似ランダ
ム信号PN2n を発生し、その疑似ランダム信号PN2
n により、オーディオ信号を掻き混ぜたり、疑似ランダ
ム信号を掛けたりする方法が知られている。スクランブ
ルによりオーディオ信号はノイズ信号となり、スクラン
ブルを解かない限り聞くことは困難となる。これにより
内容を隠蔽することが可能となる。このように、スクラ
ンブル鍵が埋め込まれ、スクランブルされたオーディオ
信号は記録媒体に記録、あるいは伝送路を経由して伝送
される。
The audio signal is scrambled by the scramble key n. Although there are various scrambling methods, for example, a second pseudo random signal PN2n is generated based on a scramble key n, and the pseudo random signal PN2 is generated.
There are known methods of mixing audio signals or applying pseudo-random signals according to n. The audio signal becomes a noise signal due to the scrambling, and it becomes difficult to hear the audio signal unless the scramble is solved. This makes it possible to hide the contents. As described above, the scrambled key is embedded, and the scrambled audio signal is recorded on a recording medium or transmitted via a transmission path.

【0078】スクランブル解除装置31においては、ま
ず、オーディオ信号中に埋め込まれたスクランブル鍵を
検出する。まず、スクランブル鍵が埋め込まれたかどう
かを示す固定疑似ランダム信号PNa を検出する。検出
するにはオーディオ信号とPNa との相関をとる。考え
られる位相についてすべて相関検出し、相関係数の最も
高い位相をPNa の位相として確立する。一旦、PNa
の位相が確定すると、次にPN1n の検出を行う。ここ
で、PNa の位相が分かれば、埋め込み時の条件により
PN1n の位相も分かる。そのことにより、PN1n の
検出においては位相確定のための処理は不要である。し
かしPN1n のnが不明であるので可能性のあるN個の
PN10 〜PN1N-1 について相関をとり、最も確から
しいPN1n を特定する。
The descrambling device 31 first detects a scramble key embedded in an audio signal. First, a fixed pseudo random signal PNa indicating whether or not a scramble key is embedded is detected. For detection, the audio signal is correlated with PNa. All possible phases are correlated and the phase with the highest correlation coefficient is established as the phase of PNa. Once, PNa
Is determined, PN1n is detected next. Here, if the phase of PNa is known, the phase of PN1n can be determined from the conditions at the time of embedding. As a result, in the detection of PN1n, processing for determining the phase is unnecessary. However, since n of PN1n is unknown, correlation is performed for N possible PN1 0 to PN1 N−1 and the most probable PN1n is specified.

【0079】本実施形態の場合、PNa とPN1n とを
順次埋め込んでいるので、埋め込み期間としては第1実
施形態より長い期間が必要となるが、いずれの時間も1
つの疑似ランダム信号しか埋め込まれておらず、オーデ
ィオ信号への影響は最小に押さえられ、再生時の音質劣
化は、第1の実施形態に比べてさらに小さくなる。
In the case of the present embodiment, since PNa and PN1n are sequentially embedded, a longer embedding period is required than in the first embodiment.
Since only one pseudo-random signal is embedded, the influence on the audio signal is minimized, and the sound quality degradation during reproduction is further reduced as compared with the first embodiment.

【0080】[第3の実施形態]第3の実施形態の構成
を示すブロック図は図1と同じである。本実施形態で
は、第1、第2の実施形態で用いた第3の疑似ランダム
信号PNa を用いず、複数の疑似ランダム信号PN10
〜PN1N-1の中から選択されたPN1n のみがオーデ
ィオ信号に埋め込まれる。
[Third Embodiment] The block diagram showing the configuration of the third embodiment is the same as FIG. In this embodiment, first, without using a third pseudo random signal PNa used in the second embodiment, a plurality of pseudo-random signals PN1 0
Only PN1n selected from .about.PN1N -1 is embedded in the audio signal.

【0081】このとき、N個の疑似ランダム信号PN1
0〜PN1N-1のそれぞれに対してN個のスクランブル鍵
0〜N−1がそれぞれ1対1対応しており、PN1n に
対してはそのうちの1つのスクランブル鍵nが対応して
いる。スクランブル装置1は、そのスクランブル鍵nに
よりオーディオ信号をスクランブルする。
At this time, N pseudo random signals PN1
N scramble keys 0 to N-1 correspond to each of 0 to PN1 N-1 and one scramble key n corresponds to PN1n. The scrambler 1 scrambles the audio signal using the scramble key n.

【0082】スクランブルの仕方は種々あるが、例え
ば、スクランブル鍵nを元に第2の疑似ランダム信号P
N2n を発生し、その疑似ランダム信号により、オーデ
ィオ信号を掻き混ぜたり、疑似ランダム信号を掛けたり
する方法が知られている。スクランブルによりオーディ
オ信号はノイズ信号となり、スクランブルを解かない限
り聞くことは困難となり、またその内容も隠蔽すること
が可能となる。このように、スクランブル鍵が埋め込ま
れ、スクランブルされたオーディオ信号は記録媒体に記
録、あるいは伝送路を経由して伝送される。
Although there are various scrambling methods, for example, the second pseudo random signal P based on the scramble key n
It is known to generate N2n and stir the audio signal or multiply the pseudo random signal by the pseudo random signal. The audio signal becomes a noise signal due to the scrambling, and it becomes difficult to hear the audio signal unless the scramble is deciphered, and the contents can be concealed. As described above, the scrambled key is embedded, and the scrambled audio signal is recorded on a recording medium or transmitted via a transmission path.

【0083】スクランブル解除装置31においては、今
度は全てのPN1n の候補について埋め込まれたかどう
かを検出する必要がある。また、位相についても、全て
の候補について調べる必要がある。そのため、第1の実
施形態に比べて、多くの位相検出の計算を行わなければ
ならない。
The descrambling device 31 needs to detect whether or not all the PN1n candidates have been embedded. Also, for the phase, it is necessary to check all candidates. For this reason, more phase detection calculations must be performed than in the first embodiment.

【0084】しかしながら、埋め込み疑似ランダム信号
は1つで済み、オーディオ信号の劣化等の影響を低く押
さえることが出来る。また、スクランブル鍵の検出によ
り多くの処理が必要であるにもかかわらず、スクランブ
ル鍵を埋め込む期間は、1つの疑似ランダム信号を検出
するに必要な期間でよく、第1の実施形態と同じであ
る。
However, only one embedding pseudo-random signal is required, and the influence of the deterioration of the audio signal and the like can be suppressed low. Further, although more processing is required to detect the scramble key, the period for embedding the scramble key may be the period necessary for detecting one pseudo-random signal, which is the same as in the first embodiment. .

【0085】以上本発明をオーディオ信号に適用した実
施の形態を説明したが、これらは本発明を限定するもの
ではない。例えばコンテンツとして映像信号にも本発明
は適用可能であり、さらにコンテンツが有線/無線の通
信路を介して伝送される場合、及び記録媒体に記録して
流通される場合のいずれにも適用可能である。
Although the embodiments in which the present invention is applied to audio signals have been described above, these do not limit the present invention. For example, the present invention is applicable to video signals as contents, and is applicable to both cases where the contents are transmitted via a wired / wireless communication path and where the contents are recorded on a recording medium and distributed. is there.

【0086】[0086]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
クランブル鍵をオーディオ信号等のコンテンツに埋め込
むことが出来ると共に、スクランブル鍵を短時間で検出
できるスクランブル装置及びスクランブル解除装置並び
に記録媒体を提供することができる。
As described above, according to the present invention, a scrambling device, a descrambling device, and a recording medium capable of embedding a scramble key in a content such as an audio signal and detecting the scramble key in a short time are provided. can do.

【0087】また本発明によれば、1つまたは2つの疑
似ランダム信号を埋め込めばよく、オーディオ信号等の
コンテンツの品質劣化の影響も小さくてすむという効果
がある。
Further, according to the present invention, it is sufficient to embed one or two pseudo-random signals, and there is an effect that the influence of quality deterioration of contents such as audio signals can be reduced.

【0088】また、一般に、スクランブル鍵を埋め込む
コンテンツの部分には、スクランブルを掛けられない。
そのため、スクランブル鍵は出来る限り短い期間に埋め
込むことが必要である。
Generally, scramble cannot be applied to the portion of the content in which the scramble key is embedded.
Therefore, it is necessary to embed the scramble key in a period as short as possible.

【0089】ところで、本発明によれば、複数ビットの
スクランブル鍵の埋め込みでありながら、従来のスペク
トル拡散技術のよる1ビット相当の埋め込み期間しか必
要とせず、スクランブル鍵埋込に利用される非スクラン
ブル期間を効果的に利用し、非スクランブル期間を短縮
することができる。
By the way, according to the present invention, although the scrambling key of a plurality of bits is embedded, only the embedding period equivalent to one bit by the conventional spread spectrum technique is required, and the non-scramble key used for embedding the scramble key is used. The non-scramble period can be shortened by using the period effectively.

【0090】また、スクランブル鍵を伝送するためのフ
ォーマット上の領域も必要とせず、伝送路もシンプルと
なる。また、スクランブル鍵もコンテンツの信号中に埋
め込まれたことにより、伝送路上にスクランブル鍵が露
出しておらず、秘匿性が高まりより安全となる。
Further, a format area for transmitting the scramble key is not required, and the transmission path is simplified. Further, since the scramble key is also embedded in the signal of the content, the scramble key is not exposed on the transmission path, so that the confidentiality is enhanced and the security becomes more secure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るスクランブル装置及びスクランブ
ル解除装置の原理を示すブロック図(a)及びスクラン
ブル概念図(b)である。
FIG. 1A is a block diagram showing the principle of a scrambler and a scrambler according to the present invention, and FIG.

【図2】第1実施形態のスクランブル装置及びスクラン
ブル解除装置の構成を示すブロック図(a)、及び同ス
クランブル装置における埋込及びスクランブルの概念図
(b)である。
FIG. 2A is a block diagram showing the configuration of a scrambler and a descrambler according to the first embodiment, and FIG. 2B is a conceptual diagram of embedding and scrambling in the scrambler.

【図3】第1実施形態のスクランブル解除装置の要部を
示す詳細ブロック図である。
FIG. 3 is a detailed block diagram showing a main part of the descrambling device of the first embodiment.

【図4】第1実施形態のスクランブル解除装置の動作を
説明するフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of the descrambling device of the first embodiment.

【図5】第1実施形態のスクランブル解除装置の動作を
説明するフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the descrambling device of the first embodiment.

【図6】第1実施形態のスクランブル解除装置の処理時
間の流れを説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a flow of processing time of the descrambling device of the first embodiment.

【図7】第2実施形態のスクランブル装置及びスクラン
ブル解除装置における埋込及びスクランブルの概念図で
ある。
FIG. 7 is a conceptual diagram of embedding and scrambling in a scrambler and a descrambler according to a second embodiment.

【図8】従来のウォーターマーク技術における埋込及び
検出の概略説明図である。
FIG. 8 is a schematic explanatory diagram of embedding and detection in a conventional watermark technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…スクランブル装置、3…PN1n 選択器、5…スペ
クトル整形器、7…加算器、9…PN2n 発生器、11
…スクランブル回路、21…伝送路又は記録媒体、31
…スクランブル解除装置、33…PN1n 検出器、35
…PN2n 発生器、37…デスクランブル回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Scrambler, 3 ... PN1n selector, 5 ... Spectrum shaper, 7 ... Adder, 9 ... PN2n generator, 11
... Scramble circuit, 21 ... Transmission path or recording medium, 31
... Scrambler, 33 ... PN1n detector, 35
... PN2n generator, 37 ... descrambling circuit.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 予め決められた複数の疑似ランダム信号
から第1の疑似ランダム信号を選択する選択手段と、 前記選択された第1の疑似ランダム信号を入力データ信
号に埋め込む埋込手段と、 前記第1の疑似ランダム信号に関連する情報を鍵データ
とし、当該鍵データに基づいて第2の疑似ランダム信号
を生成する疑似ランダム信号生成手段と、 前記生成された第2の疑似ランダム信号により前記入力
データ信号をスクランブルするスクランブル手段と、 を備えたことを特徴とするスクランブル装置。
A selecting unit for selecting a first pseudo-random signal from a plurality of predetermined pseudo-random signals; an embedding unit for embedding the selected first pseudo-random signal in an input data signal; Pseudo-random signal generation means for generating information relating to the first pseudo-random signal as key data and generating a second pseudo-random signal based on the key data; A scrambler comprising: a scrambler for scrambling a data signal.
【請求項2】 予め決められた複数の疑似ランダム信号
から選択して入力データ信号に埋め込まれた第1の疑似
ランダム信号を検出する疑似ランダム信号検出手段と、 前記検出された第1の疑似ランダム信号に関連する情報
である鍵データを生成する鍵データ生成手段と、 前記鍵データに基づいて第2の疑似ランダム信号を生成
する疑似ランダム信号生成手段と、 前記生成された第2の疑似ランダム信号により前記入力
データ信号のスクランブルを解除するデスクランブル手
段と、 を備えたことを特徴とするスクランブル解除装置。
2. A pseudo-random signal detecting means for detecting a first pseudo-random signal embedded in an input data signal by selecting from a plurality of predetermined pseudo-random signals; Key data generation means for generating key data which is information related to a signal; pseudo-random signal generation means for generating a second pseudo-random signal based on the key data; and the generated second pseudo-random signal A descrambling means for descrambling the input data signal according to the following.
【請求項3】 予め決められた複数の疑似ランダム信号
から選択された第1の疑似ランダム信号がデータ信号に
埋め込まれているとともに、前記第1の疑似ランダム信
号に関連する情報を鍵データとし、当該鍵データに基づ
いて生成された第2の疑似ランダム信号によりスクラン
ブルされたデータ信号を記録したことを特徴とする記録
媒体。
3. A first pseudo random signal selected from a plurality of predetermined pseudo random signals is embedded in a data signal, and information related to the first pseudo random signal is key data, A recording medium recording a data signal scrambled by a second pseudo random signal generated based on the key data.
【請求項4】 予め決められた複数の疑似ランダム信号
から第1の疑似ランダム信号を選択する選択手段と、 前記選択された第1の疑似ランダム信号に関連する情報
を鍵データとし、当該鍵データに基づいて第2の疑似ラ
ンダム信号を生成する疑似ランダム信号生成手段と、 前記第1の疑似ランダム信号及び当該第1の疑似ランダ
ム信号の位相と所定の位相関係を有する予め決められた
第3の疑似ランダム信号を入力データ信号に埋め込む埋
込手段と、 前記生成された第2の疑似ランダム信号により前記入力
データ信号をスクランブルするスクランブル手段と、 を備えたことを特徴とするスクランブル装置。
4. A selecting means for selecting a first pseudo-random signal from a plurality of predetermined pseudo-random signals; and information relating to the selected first pseudo-random signal as key data, Pseudo-random signal generation means for generating a second pseudo-random signal based on A scrambling device comprising: embedding means for embedding a pseudo-random signal in an input data signal; and scrambling means for scrambling the input data signal with the generated second pseudo-random signal.
【請求項5】 入力データ信号に埋め込まれた予め決め
られた第3の疑似ランダム信号及びその位相を検出する
第1の疑似ランダム信号検出手段と、 前記検出された第3の疑似ランダム信号の位相を基準と
して、予め決められた複数の疑似ランダム信号から選択
された第1の疑似ランダム信号を検出する第2の疑似ラ
ンダム信号検出手段と、 前記検出された第1の疑似ランダム信号に関連する情報
である鍵データを生成する鍵データ生成手段と、 前記鍵データに基づいて第2の疑似ランダム信号を生成
する疑似ランダム信号生成手段と、 前記生成された第2の疑似ランダム信号により前記入力
データ信号のスクランブルを解除するデスクランブル手
段と、 を備えたことを特徴とするスクランブル解除装置。
5. A first pseudo-random signal detecting means for detecting a predetermined third pseudo-random signal embedded in an input data signal and a phase thereof, and a phase of the detected third pseudo-random signal. A second pseudo-random signal detecting means for detecting a first pseudo-random signal selected from a plurality of predetermined pseudo-random signals on the basis of the following: information relating to the detected first pseudo-random signal Key data generating means for generating key data which is: a pseudo random signal generating means for generating a second pseudo random signal based on the key data; and the input data signal based on the generated second pseudo random signal. And a descrambling means for descrambling the descrambling device.
【請求項6】 予め決められた複数の疑似ランダム信号
から選択された第1の疑似ランダム信号及び当該第1の
疑似ランダム信号の位相と所定の位相関係を有する予め
決められた第3の疑似ランダム信号がデータ信号に埋め
込まれているとともに、前記第1の疑似ランダム信号に
関連する情報を鍵データとし、当該鍵データに基づいて
生成された第2の疑似ランダム信号によりスクランブル
されたデータ信号を記録したことを特徴とする記録媒
体。
6. A first pseudo-random signal selected from a plurality of predetermined pseudo-random signals, and a third predetermined pseudo-random signal having a predetermined phase relationship with the phase of the first pseudo random signal. A signal is embedded in a data signal, and information related to the first pseudo-random signal is used as key data, and a data signal scrambled by a second pseudo-random signal generated based on the key data is recorded. A recording medium characterized in that:
【請求項7】 前記埋込手段は、スペクトル拡散により
前記疑似ランダム信号を前記入力データ信号に埋め込む
ことを特徴とする請求項1または請求項4記載のスクラ
ンブル装置。
7. The scrambling apparatus according to claim 1, wherein said embedding means embeds the pseudo-random signal in the input data signal by spread spectrum.
【請求項8】 前記疑似ランダム信号検出手段、または
前記第1及び第2の疑似ランダム信号検出手段は、前記
スクランブル解除装置内部で発生された疑似ランダム信
号の候補とデータ信号との相関係数計算に基づいて疑似
ランダム信号を検出することを特徴とする請求項2また
は請求項5記載のスクランブル解除装置。
8. The pseudo-random signal detection means or the first and second pseudo-random signal detection means calculates a correlation coefficient between a pseudo-random signal candidate generated inside the descrambling device and a data signal. The descrambling device according to claim 2 or 5, wherein a pseudo-random signal is detected on the basis of:
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